Herstellung von Josephsonkontakten mit Nanoinjektoren und Untersuchung von fraktionalen Flussquanten.

• Antragsteller: Dr. Edward Goldobin; Professor Dr. Michael Siegel
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 221478630

Künstliche Phasendiskontinuitäten ermöglichen die Erzeugung von Josephson-Vortizes, die einen beliebigen Bruchteil eines einzelnen magnetischen Flussquants tragen. Einige Experimente mit diesen fraktionalen Josephson Vortizes wurden bereits von uns und anderen Gruppen gezeigt. Durch künstliche Phasendiskontinuitäten hervorgerufene Vortizes sind jedoch recht weit ausgedehnt und die Untersuchung von Multivortex-Systemen, wie z.B. Vortex-Molekülen oder 1D Kristallen war bisher noch nicht möglich. Ein limitierender Faktor ist die Breite der Strominjektoren, die zur Erzeugung der Phasendiskontinuität genutzt werden, sowie die kritische Stromdichte jc der Josephsonkontakte. Mittels Elektronenstrahlithographie werden wir Nanoinjektoren herstellen (idealerweise zwei Injektoren der Breite ∼ 100 nm im Abstand von ∼ 200 nm) und die Breite der Josephsonkontakte w auf ∼ 300 nm reduzieren. Dies ermöglicht die Erhöhung von jc auf einige kA/cm2 um die Vortexgröße ∝ 1/√jc zu reduzieren. Unter Verwendung dieser neuen Technologie werden wir Multivortex-Moleküle und 1D Vortexkristalle im thermischen Bereich von T ∼ 0.3 . . . 6K untersuchen. Die erfolgreiche Durchführung des Projekts wird die Nb/Al-AlOx/Nb Josephsonkontakt-Technologie in die Nanometer-Domäne vorantreiben und für andere Anwendungen nützlich sein, wie z.B. im Quantenregime (höhere klassisch-zu-quantum Übergangstemperatur wegen des höheren jcund der geringeren Kontaktbreite w).

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professor Dr. Reinhold Kleiner